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        燒結(jié)含鐵原料性能及優(yōu)化配礦研究

        2016-12-31 00:00:00王艷
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年14期

        摘 要:宣鋼煉鐵廠通過入燒含鐵原料性能進(jìn)行優(yōu)化配礦,通過對(duì)其理論與實(shí)際上進(jìn)行具體分析,研究,以確定最佳原料結(jié)構(gòu),在保證燒結(jié)礦質(zhì)量的同時(shí)降低了燒結(jié)礦成本。希望通過文章的研究,能夠給相關(guān)方面的工作人員在工作上帶來一定的啟示和借鑒意義,以供參考。

        關(guān)鍵詞:冶金性能;互補(bǔ);搭配

        前言

        近幾年鋼鐵企業(yè)的利潤空間越來越小,降低成本成為鋼鐵企業(yè)提高效益的最佳選擇。通過對(duì)比煉鐵成本,降低入燒原料成本,能夠有效降低煉鐵成本。這就要求我們對(duì)入燒原料性能進(jìn)行仔細(xì)研究,然后合理配礦,確定最佳原料結(jié)構(gòu),在保證燒結(jié)礦質(zhì)量的前提下降低入燒成本。

        1 入燒結(jié)構(gòu)確立的理論基礎(chǔ)

        宣鋼燒結(jié)礦屬高堿度燒結(jié)礦,其礦物組成主要是磁鐵礦、赤鐵礦、鐵酸鈣、硅酸鈣和少量的玻璃相,由于燒結(jié)中MgO、Al2O3的存在,礦物相中還含有少量尖晶石(MgO·Al2O3)、鈣鎂橄欖石(CaO·MgO·SiO2)等礦物。目前原料條件下,宣鋼360m2燒結(jié)機(jī)燒結(jié)礦的礦相分析為:主要鐵礦物是磁鐵礦,晶形為半自形、它形晶,其次是赤鐵礦。赤鐵礦多為原礦顆粒,呈蜂窩狀結(jié)構(gòu),在孔洞邊緣有少量骸晶狀赤鐵礦。粘結(jié)相礦物有鐵酸鈣,晶形為板條狀和少量的樹枝狀,與磁鐵礦形成熔蝕交織結(jié)構(gòu),硅酸二鈣為針狀,穿插生長在礦物縫隙間,大面積的熔蝕結(jié)構(gòu)導(dǎo)致還原性較差?;诪楣杷猁}玻璃相,有裂紋。主要礦物含量為:磁鐵礦50-55%、赤鐵礦8-15%、鐵酸鈣20-25%、硅酸二鈣10%、硅酸鹽玻璃相3%(含量為目估法)。

        相關(guān)研究認(rèn)為,從燒結(jié)礦的礦物組成來看,理想礦物組成應(yīng)為:原生赤鐵礦一般占25-30%左右,這些未礦化的赤鐵礦在粘結(jié)相中將起到核心和骨架的作用。鐵酸鈣占30-40%,為主要粘結(jié)相。比較可知,宣鋼燒結(jié)礦的赤鐵礦含量、鐵酸鈣含量相對(duì)偏低,后續(xù)宣鋼在配礦時(shí)考慮合理控制Al2O3/SiO2比(0.1~0.2,宣鋼為0.35左右)和進(jìn)口粉配比,以發(fā)展鐵酸鈣粘結(jié)相。

        2 燒結(jié)用原料基礎(chǔ)冶金性能研究

        從2011年以來,宣鋼燒結(jié)主要使用的進(jìn)口粉有:澳粉(揚(yáng)迪、PB、FMG、紐曼、麥克粉等),巴西粉(巴標(biāo)、卡粉),其基礎(chǔ)冶金性能如表1所示。

        過高或過低的同化性能、液相流動(dòng)性對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生不利影響,那么在明確了各種礦粉的優(yōu)劣勢(shì),在燒結(jié)生產(chǎn)進(jìn)行配礦時(shí),應(yīng)遵照不同性質(zhì)的鐵礦粉搭配使用原則,以達(dá)到互補(bǔ)的效果。

        圖1給出了基于不同種類鐵礦粉燒結(jié)基礎(chǔ)性能互補(bǔ)的配礦法的示意圖。

        按燒結(jié)基礎(chǔ)性能的不同分為A、B、C、D四大類(A、C代表同化性或液相流動(dòng)最好和最弱的,B、D代表較好和較弱的鐵礦粉),中間線為適宜的燒結(jié)基礎(chǔ)性能。按照“互補(bǔ)”搭配原則可將具有不同燒結(jié)性能的鐵礦粉改善至較為適宜的水平。A搭配B、C搭配D,均不能調(diào)整到適宜水平,而A搭配D、B搭配C,B搭配D、A搭配C均可通過不同的搭配比例,調(diào)整到適宜的水平。

        宣鋼所用進(jìn)口粉平均同化溫度為1199℃,楊迪的同化溫度最低,可以與同化溫度高的卡粉搭配使用;PB粉同化溫度較高,亦可以與同化溫度低的FMG、楊迪粉搭配;巴標(biāo)粉同化性居中,在燒結(jié)配料中可適當(dāng)增大比例。在有精粉存在的情況下,揚(yáng)迪、FMG比例可以適當(dāng)下調(diào)。

        宣鋼所用鐵礦粉液相流動(dòng)性平均范圍在2.2-2.7之間,不同的鐵礦粉液相流動(dòng)性差別很大,且同一種鐵礦粉在不同的溫度下差別也很大,如PB、半自熔精粉、FMG粉。半自熔精粉的液相流動(dòng)性指數(shù)隨溫度的變化非常接近,在使用過程中互換性更強(qiáng)。大多數(shù)鐵礦粉液相流動(dòng)指數(shù)隨溫度升高而增大,且在燒結(jié)溫度變化過程中,不同種類的鐵礦粉液相流動(dòng)指數(shù)對(duì)溫度的變化率(敏感性)存在差異。

        從流動(dòng)性指數(shù)測(cè)定時(shí)的溫度區(qū)間(1280℃-1320℃)看,PB粉、半自熔精粉、FMG的液相流動(dòng)性增幅很大,而卡粉、巴標(biāo)粉、楊迪增幅較小,這說明前者對(duì)溫度的敏感性較大,而后者較小,半自熔精粉在低溫段更敏感,PB粉則在低溫、高溫段均敏感,F(xiàn)MG則在高溫段較敏感。

        楊迪的液相流動(dòng)指數(shù)最大,敏感度較小,該礦在燒結(jié)配礦中可與液相流動(dòng)指數(shù)較小的卡粉搭配;PB粉的液相流動(dòng)指數(shù)在低溫段偏小,燒結(jié)過程中在低溫區(qū)難于生成液相,而且由于對(duì)溫度的敏感度很大,液相流動(dòng)很不均勻,不利于燒結(jié)成礦過程,故應(yīng)控制其使用量,同時(shí)注意與液相流動(dòng)對(duì)溫度的敏感性小、低溫段液相流動(dòng)指數(shù)較大的鐵礦粉(如楊迪)搭配使用;巴標(biāo)粉的液相流動(dòng)指數(shù)值居中,敏感度很小,說明其在燒結(jié)過程中液相流動(dòng)均勻,在燒結(jié)配礦中可大量使用。

        半自熔精粉的液相流動(dòng)指數(shù)較大,敏感度也較大,在配量較高(注意其中TiO2對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量影響)時(shí),應(yīng)注意與液相流動(dòng)指數(shù)小、敏感度小的鐵礦粉搭配使用。

        低鈦酸精液相流動(dòng)指數(shù)較大,含SiO2較高,在燒結(jié)過程中,有利于燒結(jié)液相生成,其氧化放熱,也有利于降低燃耗。全自熔精粉液相流動(dòng)指數(shù)較小。

        3 燒結(jié)進(jìn)口粉和精粉主體結(jié)構(gòu)框架的確定

        在燒結(jié)生產(chǎn)進(jìn)行配礦時(shí),首先要考慮鐵礦粉理化性能滿足生產(chǎn)的需求,同時(shí),應(yīng)遵循不同性質(zhì)的鐵礦粉搭配使用的原則,以達(dá)到互補(bǔ)的效果;梳理從2011年以來高爐順行期對(duì)應(yīng)的燒結(jié)原料結(jié)構(gòu),確定燒結(jié)進(jìn)口粉主體結(jié)構(gòu)框架如下:

        10%FMG+60%PB粉+20%巴標(biāo)粉+10%卡粉

        在燒結(jié)生產(chǎn)中,考慮半自溶精粉、低鈦酸精粉相流動(dòng)指數(shù)較大,含SiO2較高,全自熔精粉液相流動(dòng)指數(shù)較低,25%半自熔精粉,50%低鈦酸,25%自熔;有關(guān)精粉性能、進(jìn)口粉與精粉結(jié)構(gòu)搭配方面,后續(xù)需進(jìn)步深入研究。

        4 經(jīng)濟(jì)粉的性能

        目前,在燒結(jié)生產(chǎn)中已經(jīng)使用的經(jīng)濟(jì)粉有:蒙古粉、馬來西亞粉、南非粉。(如表2所示)

        蒙古粉:化學(xué)成分適中,燒損?。涣6冉M成差,<3mm粒級(jí)僅為48%,>10mm約占20%,不利于粘附其它粒子;1280℃時(shí)流動(dòng)性指數(shù)很高,極易生成液相。

        馬來西亞粉:品位偏低,SiO2含量略高,Al2O3極高,燒損較高;粒度較細(xì),不利于制粒;1280℃時(shí)流動(dòng)性指數(shù)較好。該礦粉的使用量會(huì)因其SiO2含量過高而受到限制。

        南非粉:品位較高,SiO2含量偏低,TiO2較高;粒度較細(xì),不利于制粒;1280℃時(shí)流動(dòng)性指數(shù)較低,屬高熔點(diǎn)物質(zhì)。該礦粉的使用量會(huì)因其SiO2和TiO2含量而受到限制。

        近兩年,蒙古粉在36m2、86m2燒結(jié)機(jī)按4%配加,在360m2燒結(jié)機(jī)控制在2%以內(nèi),馬來西亞粉由于水分大,進(jìn)廠后晾曬參與小混料平鋪,配比不超2%,南非粉在36m2、86m2燒結(jié)機(jī)按4%配加,在360m2燒結(jié)機(jī)控制在2%以內(nèi)。

        5 結(jié)束語

        宣鋼煉鐵廠在立足降低鐵前成本的基礎(chǔ)上,通過對(duì)原料基礎(chǔ)冶金性能的研究,利用原料基礎(chǔ)冶金性能互補(bǔ)的原則優(yōu)化入燒原料結(jié)構(gòu),逐步降低高價(jià)位外粉,提高當(dāng)?shù)鼐塾昧?,在穩(wěn)定燒結(jié)外粉主結(jié)構(gòu),保證燒結(jié)各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的前提下,合理配加經(jīng)濟(jì)粉,實(shí)現(xiàn)降低鐵前成本的目的。

        作者簡介:王艷(1981,1-),工程師,冶金工程專業(yè)。

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